Solarbetriebene 4G-Kamera: Wie wählt man Modul, Akku und SIM-Karte aus?

Warum wird nach dem Winter gerechnet?

Das Modul muss auch im sonnenärmsten Monat den Akku laden können; ein System, das im Sommer ausreicht, kann im Dezember mitten in der Nacht ausfallen. Der Solarenergie-Potenzialatlas (GEPA) des Ministeriums für Energie und natürliche Ressourcen weist für Şanlıurfa eine tägliche Globalstrahlung von 6,58 kWh/m² im Juli und 1,80 kWh/m² im Dezember aus. Dasselbe Modul liefert im Winter weniger als etwa ein Drittel seiner Sommererzeugung.

In den Langzeitstatistiken der Generaldirektion für Meteorologie beträgt die mittlere Sonnenscheindauer in Şanlıurfa im Juli 12,3 Stunden pro Tag, im Januar 4,1 Stunden. Auch die durchschnittliche Zahl der Regentage im Januar liegt über 11. Im Winter können also mehrere bewölkte Tage hintereinander kommen, und der Akku muss diese Tage ohne Unterstützung durch das Modul überbrücken.

Ein Teil der handelsüblichen fertigen Solarkameras wartet im Schlafmodus und wacht nur auf, wenn der Bewegungssensor etwas erkennt, und nimmt dann auf. Sie verbrauchen sehr wenig Energie und kommen mit einem kleinen Modul aus. Dafür zeichnen sie nicht durchgehend auf und können die ersten Sekunden eines Ereignisses verpassen. Eine dauerhaft laufende Kamera wird dagegen mit einem eigenen Modul und Akku versorgt, deren Auslegung wie unten berechnet wird.

Wie viel Watt und wie viel Ah? Beispielrechnung

Der erste Schritt der Rechnung ist, den Tagesverbrauch von Kamera, Infrarotlicht und 4G-Modem zu ermitteln. Die folgenden Zahlen sind Beispiele; verwenden Sie den Leistungswert aus dem Datenblatt Ihres eigenen Geräts. Wenn nachts das Infrarotlicht brennt, steigt der Verbrauch; addieren Sie daher Tag- und Nachtverbrauch getrennt, um nicht den Höchstwert, sondern den Durchschnitt zu erhalten.

Die Modulleistung ergibt sich, indem man den Tagesverbrauch durch den Strahlungswert des jeweiligen Monats teilt. Ein Wert von 1,80 kWh/m² entspricht etwa 1,8 Stunden Betrieb pro Tag mit der Nennleistung des Moduls. Für Verluste durch Laderegler, Kabel, Schmutz und Temperatur wird ein Systemwirkungsgrad von etwa 0,7 angenommen.

Die Akkukapazität ergibt sich, indem man den Tagesverbrauch mit der gewünschten Anzahl von Tagen multipliziert und durch den Anteil teilt, den man dem Akku gefahrlos entnehmen darf. Bei Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LiFePO4) ist dieser Anteil in der Regel hoch; bei Blei-Säure-Akkus (Gel oder AGM) wird zur Schonung der Lebensdauer nicht mehr als die Hälfte der Kapazität genutzt.

• Beispielverbrauch: im Mittel 5 W × 24 Stunden = 120 Wh/Tag
• Modul: 120 Wh ÷ 1,8 Stunden ÷ 0,7 ≈ 95 W, also ein Modul mit 100 W oder mehr
• Autonomie: 120 Wh × 3 Tage = 360 Wh
• LiFePO4-Akku (80 Prozent Nutzung): 360 ÷ 0,8 ÷ 12,8 V ≈ 35 Ah
• Blei-Säure-Akku (50 Prozent Nutzung): 360 ÷ 0,5 ÷ 12 V = 60 Ah

Expertenhinweis: Sind beim fertigen Set Modul- und Akkuwerte angegeben, führen Sie diese Rechnung mit dem Verbrauch der Kamera durch. Die Angabe „solarbetrieben“ auf der Verpackung sagt nicht, wie viele Tage das Set im Dezember durchhält.

Welcher Akku eignet sich besser für Hitze und Kälte?

Im Şanlıurfa-Sommer ist ein LiFePO4-Akku hitzebeständiger als ein Blei-Säure-Akku, aber beide erwärmen sich in einem geschlossenen, besonnten Gehäuse stärker als nötig. Laut MGM-Daten liegt die mittlere Höchsttemperatur im Juli bei 38,8 °C, der höchste gemessene Wert bei 46,8 °C. Im Inneren eines Metallgehäuses in der Sonne wird es noch heißer. Bei Blei-Säure-Akkus verkürzt hohe Temperatur die Lebensdauer deutlich.

Im Winter gibt es das umgekehrte Problem. Die meisten Lithium-Akku-Hersteller erlauben unter dem Gefrierpunkt kein Laden und überlassen diesen Schutz dem Batteriemanagementsystem (BMS) im Akku. In Şanlıurfa liegt die mittlere Tiefsttemperatur im Januar bei 2,2 °C, in den Aufzeichnungen gibt es aber auch Tage unter minus 10. Sehen Sie im Datenblatt des Akkus den Temperaturbereich für Laden und Entladen nach; fragen Sie den Verkäufer, ob das BMS bei niedriger Temperatur das Laden abschaltet.

In der Praxis erzielt man das beste Ergebnis, wenn man den Akku im Schatten in einem Gehäuse mit Lüftungsöffnungen unterbringt, das keine direkte Sonne bekommt. Das Gehäuse an der Nordseite des Mastes oder im Schatten des Moduls anzubringen, macht im Sommer einige Grad Unterschied.

In welche Richtung und mit welchem Neigungswinkel sollte das Modul installiert werden?

Das Modul sollte nach Süden zeigen und recht steil montiert werden, um die Wintersonne besser einzufangen. Şanlıurfa liegt auf etwa 37 Grad nördlicher Breite. Dachanlagen, die ganzjährig einen ausgeglichenen Ertrag wollen, werden meist mit einem Winkel nahe der Breite montiert; das auf den Wintermonat ausgelegte Kameramodul kann etwas steiler als die Breite montiert werden, zum Beispiel zwischen 45 und 55 Grad.

Der steile Winkel bringt einen zweiten Vorteil: Staub und Vogelkot sammeln sich auf einem flachen Modul, auf einem steilen laufen sie mit dem Regen leichter ab. In der Ernte- und Staubsturmzeit in der Harran-Ebene muss die Moduloberfläche trotzdem kontrolliert werden. Vor dem Modul darf kein Baum, Mast oder der Halter der Kamera selbst Schatten werfen; da die Wintersonne tief steht, werden Schatten in dieser Jahreszeit länger.

Wie viele Daten verbraucht eine 4G-Kamera pro Monat?

Der Datenverbrauch hängt von der Aufzeichnungsmethode ab. Zeichnet die Kamera auf ihre eigene Speicherkarte auf, verbraucht diese Aufzeichnung keine Daten; Daten werden nur beim Live-Ansehen, beim Hochladen von Clips in die Cloud und beim Senden von Benachrichtigungen verbraucht. Die folgende Rechnung ist ein Beispiel mit einer Streamrate von 2 Mbps. Der tatsächliche Wert variiert je nach Auflösung, Kompressionseinstellung und Bewegung in der Szene.

Eine bewegungsgesteuerte Kamera, die pro Ereignis einen 20-Sekunden-Clip hochlädt, verbraucht pro Ereignis etwa 5 MB. Bei 30 Ereignissen am Tag sind das 150 MB täglich und etwa 4,5 GB monatlich. Sendet dieselbe Kamera das Bild ununterbrochen in die Cloud, verbraucht sie etwa 900 MB pro Stunde und mehr als 20 GB am Tag. Das erschöpft die meisten Mobilfunkpakete in wenigen Tagen und erhöht durch den Dauerbetrieb des 4G-Modems auch den Energieverbrauch.

Für Feld oder Baustelle ist die ausgewogenste Einstellung meist diese: Aufzeichnung auf der Speicherkarte, bei erkannter Bewegung Benachrichtigung und kurzer Clip, Live-Ansicht nur bei Bedarf. Beobachten Sie im ersten Monat den Verbrauch des Anschlusses in der App des Anbieters und wählen Sie das Paket entsprechend.

Wie werden SIM-Karte und Netzabdeckung des Anbieters geprüft?

Die Abdeckung wird in der Höhe und an der Stelle, an der die Kamera montiert wird, mit dem Telefon getestet. Ein Anschluss, der im Dorf gut empfängt, kann mitten in der Ebene oder hinter einem Hügel schwach werden. Probieren Sie wenn möglich die Anschlüsse verschiedener Anbieter am selben Punkt aus und machen Sie zu verschiedenen Tageszeiten Geschwindigkeitstests. Wenn abends die Basisstation stärker ausgelastet ist, kann die Upload-Geschwindigkeit sinken.

Es reicht nicht, das 4G-Symbol am Telefon zu sehen; die Upload-Geschwindigkeit ist wichtig, weil die Kamera das Bild nach oben sendet. Ist das Signal schwach, lohnt sich eine Kamera, an die eine externe Richt-4G-Antenne angeschlossen werden kann. Ein Vertrags- oder Firmenanschluss verhindert, dass die Kamera stillschweigend ausfällt, weil das Guthaben aufgebraucht ist.

Worauf ist bei der Montage zu achten, damit Kamera und Modul nicht gestohlen werden?

Auf dem Feld sind neben der Kamera auch Modul und Akku das Ziel von Dieben. Planen Sie die Montage entsprechend. Weitere Optionen wie Funkbrücke und lokale Aufzeichnung für Gelände ohne Strom und Internet haben wir in unserem Beitrag zur Feldkamera beschrieben.

• Montieren Sie Kamera und Modul an einem Mast in einer Höhe, die ohne Leiter nicht erreichbar ist.
• Verwenden Sie an den Verbindungen von Modul und Halterung Sicherheitsschrauben mit Spezialkopf oder Abreißschrauben.
• Legen Sie den Akku in ein abschließbares, belüftetes Gehäuse und befestigen Sie das Gehäuse am Mast.
• Führen Sie die Kabel durch das Innere des Mastes oder durch einen Metallspiralschlauch.
• Stellen Sie sicher, dass der Speicherkartenschacht durch Abdeckung und Schraube nicht leicht zugänglich ist.
• Stellen Sie die Kamera so ein, dass Sie eine Benachrichtigung aufs Telefon erhalten, wenn sie ausfällt oder die Verbindung abbricht.

Worauf achtet man in der ersten Woche nach der Installation?

Die erste Woche zeigt, ob die Rechnung im Feld aufgeht. Sehen Sie in der App den morgendlichen Ladestand des Akkus an; beginnt er jeden Morgen etwas niedriger, sind Modul oder Akku zu klein. Sehen Sie sich die Aufzeichnung einer Nacht von Anfang bis Ende an und prüfen Sie, ob das Infrarotbild klar ist und die Aufzeichnung nicht unterbrochen wurde.

Wenn Sie die Installation im Herbst vornehmen, wiederholen Sie diese Kontrolle bis zum Dezember mehrmals. Desa Bilişim prüft Standorte für solarbetriebene Kameras auf Feldern, in Weinbergen und auf Baustellen in und um Şanlıurfa vor Ort und trifft die Auswahl von Modul, Akku und Anschluss nach dieser Rechnung.

Häufige Fragen